Глухова Л.А. Технологии разработки программного обеспечения

Подождите немного. Документ загружается.

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

по курсу

Технологии

разработки

программного

обеспечения

Для студентов

специальности 1-40 01 01

«Программное обеспечение информационных

технологий»

Минск 2007

Автор – Глухова Лилия Александровна, канд.техн.наук, доцент

кафедры «Программное обеспечение информационных технологий»

Белорусского государственного университета информатики и

радиоэлектроники.

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1. Введение в технологии разработки программных средств ................. 6

1.1. Основные понятия и определения.................................................................6

1.2. Жизненный цикл программных средств .......................................................7

Раздел 2. Модели жизненного цикла разработки программных средств

и систем............................................................................................................. 10

2.1. Стратегии разработки программных средств и систем..............................10

2.1.1. Базовые стратегии разработки программных средств и систем.........10

2.1.2. Каскадная стратегия разработки программных средств и систем .....11

2.1.3. Инкрементная стратегия разработки программных средств и систем ..

..........................................................................................................12

2.1.4. Эволюционная стратегия разработки программных средств и систем..

..........................................................................................................15

2.2. Модели жизненного цикла, реализующие каскадную стратегию

разработки программных средств и систем...............................................17

2.2.1. Общие сведения о каскадных моделях................................................17

2.2.2. Классическая каскадная модель...........................................................18

2.2.3. Каскадная модель с обратными связями .............................................18

2.2.4. Вариант каскадной модели по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-2002..21

2.2.5. V-образная модель................................................................................23

2.3. RAD-модель быстрой разработки приложений..........................................26

2.3.1. Базовая RAD-модель.............................................................................27

2.3.2. RAD-модель, базирующаяся на моделировании................................28

2.3.3. RAD-модель параллельной разработки функций программного

средства....................................................................................................29

2.3.4. RAD-модель быстрой разработки приложений по ГОСТ Р ИСО/МЭК

ТО 15271-2002 .........................................................................................29

2.3.5. Достоинства, недостатки и области использования RAD-модели.....32

2.4. Модели жизненного цикла, реализующие инкрементную стратегию

разработки программных средств и систем...............................................33

2.4.1. Общие сведения об инкрементных моделях .......................................33

2.4.2. Инкрементная модель с уточнением требований на начальных

этапах разработки....................................................................................34

2.4.3. Вариант инкрементной модели по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-

2002 ..........................................................................................................36

2.5. Модели жизненного цикла, реализующие эволюционную стратегию

разработки программных средств и систем................................................38

2.5.1. Общие сведения об эволюционных моделях ......................................38

2.5.2. Эволюционная модель по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-2002.........38

2.5.3. Структурная эволюционная модель быстрого прототипирования ....40

2.5.4. Эволюционная модель прототипирования по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО

15271-2002 ...............................................................................................42

2.5.5. Спиральная модель Боэма ....................................................................43

2.5.6. Упрощенные варианты спиральной модели........................................48

Раздел 3. Выбор модели жизненного цикла для конкретного проекта............ 57

3.1. Классификация проектов по разработке программных средств и систем

.......................................................................................................................57

3.2. Процедура выбора модели жизненного цикла разработки программных

средств и систем ...........................................................................................58

3.3. Адаптация модели жизненного цикла разработки ПС и систем к условиям

конкретного проекта ....................................................................................63

Раздел 4. Классические технологии разработки программных средств........... 66

4.1. Модульное проектирование программ........................................................66

4.2. Метод нисходящего проектирования..........................................................67

4.2.1. Пошаговое уточнение...........................................................................68

4.2.2. Кодирование программы с помощью псевдокода и управляющих

конструкций структурного программирования.....................................68

4.2.3. Использование комментариев для описания обработки данных ......70

4.2.4. Анализ сообщений................................................................................72

4.3. Метод восходящего проектирования ..........................................................76

4.4. Метод иерархического проектирования модулей (метод Джексона)........78

4.4.1. Основные конструкции построения структур данных .......................79

4.4.2. Построение структур данных...............................................................83

4.4.3. Проектирование структур программ ...................................................87

4.4.4. Этапы конструирования программы....................................................92

4.5. Оценка корректности и эффективности структурного разбиения

программы на модули ................................................................................109

4.5.1. Связность модуля...............................................................................109

4.5.2. Сцепление модулей.............................................................................111

Раздел 5. CASE-технологии проектирования программных средств ............. 114

5.1. Общие сведения о CASE-технологиях......................................................114

5.2. Методология структурного анализа и проектирования SADT ...............116

5.2.1. Общие сведения о методологии структурного анализа и

проектирования SADT ..........................................................................116

5.2.2. Основные понятия IDEF0-модели .....................................................117

5.2.3. Синтаксис диаграмм ...........................................................................119

5.2.4. Синтаксис моделей .............................................................................123

5.2.5. Декомпозиция и её стратегии при IDEF0-моделировании..............128

5.2.6. Процесс моделирования в IDEF0.......................................................130

5.3. Информационное моделирование .............................................................133

5.3.1. Сущности.............................................................................................133

5.3.2. Атрибуты.............................................................................................134

5.3.3. Способы представления сущностей с атрибутами...........................135

5.3.4. Классификация атрибутов..................................................................137

5.3.5. Правила атрибутов..............................................................................138

5.3.6. Связи....................................................................................................139

5.3.7. Безусловные связи ..............................................................................140

5.3.8. Условные формы связи.......................................................................141

5.3.9. Формализация связи ...........................................................................144

5.3.10.Подтипы и супертипы.........................................................................146

5.3.11.Рабочие продукты информационного моделирования .....................147

Раздел 6. Инструментальные средства разработки программного

обеспечения .................................................................................................... 149

6.1. Эволюция Case-средств..............................................................................149

6.2. Концептуальные основы Case–средств.....................................................151

6.3. Состав и функциональные возможности CASE–средств.........................152

6.3.1. Поддержка графических моделей......................................................153

6.3.2. Контроль ошибок................................................................................153

6.3.3. Организация и поддержка репозитория.............................................154

6.3.4. Поддержка процесса проектирования и разработки.........................155

6.4. Классификация CASE–средств..................................................................156

6.4.1. Классификация по типам....................................................................156

6.4.2. Классификация по категориям...........................................................157

6.4.3. Классификация по уровням................................................................158

6.5. Инструментальные средства компании Telelogic, предназначенные для

автоматизации жизненного цикла программных средств и систем .......159

6.5.1. Telelogic DOORS.................................................................................159

6.5.2. Telelogic TAU ......................................................................................160

6.5.3. Telelogic SYNERGY............................................................................161

6.5.4. Telelogic DocExpress ...........................................................................162

6.5.5. Telelogic TAU Logiscope.....................................................................163

Раздел 7. Разработка документации программных средств и ее

стандартизация ............................................................................................... 165

7.1. Процесс документирования по стандарту ISO/IEC 12207: 1995 ............165

7.2. Реализация процесса документирования в соответствии со стандартом

ISO/IEC 15910:1999 ....................................................................................166

7.2.1. Основные определения стандарта ISO/IEC 15910:1999 ..................167

7.2.2. Выполнение процесса документирования.........................................168

7.2.3. Содержание плана документирования ..............................................173

7.2.4. Требования к содержанию спецификации стиля документации.....175

Литература........................................................................................................... 177

РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ

РАЗРАБОТКИ

ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

1.1. Основные понятия и определения

Существуют различные определения технологии разработки

программного обеспечения. К наиболее распространенным относятся

следующие.

Технология разработки программного обеспечения (ПО) – это

совокупность процессов и методов создания программного продукта.

Технология разработки программного обеспечения – это система

инженерных принципов для создания экономичного ПО, которое надежно и

эффективно работает в реальных компьютерах [19]. Данное определение имеет

частный характер, поскольку учитывает только две из шести характеристик

качества ПО – надежность и эффективность [3, 9]. С учетом этого можно

сформулировать более общее определение.

Технология разработки программного обеспечения – это система

инженерных принципов для создания экономичного ПО с заданными

характеристиками качества.

Любая технология разработки ПО базируется на некоторой методологии.

Под методологией понимается система принципов и способов

организации процесса разработки программ. Цель методологии разработки

ПО – внедрение методов разработки программ, обеспечивающих достижение

соответствующих характеристик качества.

В настоящее время широкую известность приобрели два базовых

принципа разработки программных средств (ПС): модульный принцип и

объектно-ориентированный принцип. Разработка модульных программ

основывается на использовании таких классических методологий, как

нисходящее проектирование, расширение ядра, восходящее проектирование и

их комбинации, а также ряда современных методологий разработки ПО.

Объектно-ориентированная разработка базируется на применении методологий

объектно-ориентированного анализа и объектно-ориентированного

программирования.

Одним из базовых понятий технологии разработки программного

обеспечения является понятие жизненного цикла программного средства или

системы.

При этом под системой подразумевается комплекс, состоящий из

процессов, технических и программных средств, устройств и персонала,

обладающий возможностью удовлетворять установленным потребностям или

целям [8].

1.2. Жизненный цикл программных

средств

Базовым стандартом в области жизненного цикла программных средств и

систем является международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995 [1]. В

Республике Беларусь действует аутентичный стандарт СТБ ИСО/МЭК 12207-

2003 – Информационная технология – Процессы жизненного цикла

программных средств [8].

В соответствии со стандартом СТБ ИСО/МЭК 12207-2003 под

жизненным циклом (ЖЦ) программного средства или системы

подразумевается совокупность процессов, работ и задач, включающая в себя

разработку, эксплуатацию и сопровождение ПС или системы, охватывающая их

жизнь от формулирования концепции до прекращения использования.

В соответствии с данным стандартом жизненный цикл программных

средств состоит из процессов. Каждый процесс ЖЦ разделен на набор работ.

Каждая работа разделена на набор задач.

Процессы ЖЦ ПС делятся на следующие группы:

· основные;

· вспомогательные;

· организационные.

К основным процессам ЖЦ относятся следующие процессы:

· заказ;

· поставка;

· разработка;

· эксплуатация;

· сопровождение.

Процесс разработки состоит из работ и задач, выполняемых

разработчиком, и включает работы по анализу требований, проектированию,

программированию, сборке, тестированию, вводу в действие и приемке ПС.

Процесс разработки содержит тринадцать работ:

1) подготовка процесса разработки;

2) анализ требований к системе;

3) проектирование системной архитектуры;

4) анализ требований к программным средствам;

5) проектирование программной архитектуры;

6) техническое проектирование программных средств;

7) программирование и тестирование программных средств;

8) сборка программных средств;

9) квалификационные испытания программных средств;

10) сборка системы;

11) квалификационные испытания системы;

12) ввод в действие программных средств;

13) обеспечение приемки программных средств.

В процессе разработки программного средства различают два вида

работ: системные и программные. Системные работы начинают и завершают

процесс разработки. К данным работам относятся следующие:

2) анализ требований к системе;

3) проектирование системной архитектуры;

10) сборка системы;

11) квалификационные испытания системы.

В работе 2 разрабатываются системные требования. В работе 3

выполняется разработка архитектурного (эскизного) проекта системы, в

котором осуществляется разделение системы на технические средства,

программные средства и ручные операции.

Работы процесса разработки с 4 (анализ требований к программным

средствам) по 9 (квалификационные испытания программных средств)

представляют собой программные работы. Они выполняются над

выделенными из системы программными средствами.

После разработки ПС в работе 10 их интегрируют с техническими

средствами системы и ручными операциями. Системные работы завершаются

квалификационными испытаниями системы (работа 11).

Таким образом, системные работы являются расширением набора

программных работ.

К вспомогательным процессам ЖЦ относятся следующие процессы:

· документирование;

· управление конфигурацией;

· обеспечение качества;

· верификация;

· аттестация;

· совместный анализ;

· аудит;

· решение проблем.

Вспомогательные процессы входят в состав других процессов и

обеспечивают успешную реализацию и качество выполнения программного

проекта.

К организационным процессам ЖЦ относятся следующие процессы:

· управление;

· создание инфраструктуры;

· усовершенствование;

· обучение.

Организационные процессы применяются в организации для создания

структуры, охватывающей процессы ЖЦ и соответствующий персонал.

С понятием жизненного цикла программного средства или системы тесно

связано понятие модели жизненного цикла.

Модель жизненного цикла – это совокупность процессов, работ и задач

ЖЦ, отражающая их взаимосвязь и последовательность выполнения.

Очевидно, что существует взаимная связь между моделью жизненного

цикла, выбранной при реализации процесса разработки ПС, и используемыми

технологиями разработки ПС.

РАЗДЕЛ 2. МОДЕЛИ ЖИЗНЕННОГО

ЦИКЛА РАЗРАБОТКИ

ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

И СИСТЕМ

2.1. Стратегии разработки программных

средств и систем

2.1.1. Базовые стратегии разработки

программных средств и систем

На начальном этапе развития вычислительной техники программное

обеспечение разрабатывалось по принципу «кодирование – устранение

ошибок». Модель такого процесса разработки ПС иллюстрирует рисунок 2.1

[19].

Рисунок 2.1 – Модель «Делать, пока не будет сделано»

Очевидно, что недостатками такой модели являются:

· неструктурированность процесса разработки программных средств;

· ориентация на индивидуальные знания и умения программиста;

· сложность управления и планирования проекта;

· большая длительность и стоимость разработки;

· низкое качество программных продуктов;

· высокий уровень рисков проекта.

В настоящее время наиболее широко используются три базовые

стратегии разработки программного обеспечения, предназначенные для

устранения или сокращения вышеназванных недостатков:

Кодирование Тестирование

Делать, пока не будет сделано

Требования

ПС